不能使用 CPU 中总可用线程的一半以上

Question

我正在运行 64 位 Windows Server 2008 R2 Enterprise 的服务器上测试一个程序，它有 4 个 Intel E7-4870 处理器，总共 40 个内核和 80 个可用线程（我可以在Windows 任务管理器）。

程序代码如下：

numlist is List 包含数百个数字，每个数字都是用于某些计算的参数

Parallel.ForEach(numlist, num =>
                 {
                    // do some calculation using parameter = num             
                 });

问题是当我在服务器上运行这个程序时，只有一半的可用线程显示在 windows 任务管理器中使用（当然 CPU 使用率显示为 50%），其余 40 个完全未使用和闲置。

我还在另一台只有 2 个处理器和总共 24 个可用线程的服务器上测试了相同的程序，所有 24 个线程都将被完全使用，并且 CPU 使用率显示为 100%。

有什么方法可以让 40 核 CPU 服务器运行这个程序并充分利用其所有可用的 80 个线程（或接近 80 个线程）？仅使用 50% 的 CPU 资源时性能不够好。

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这是我正在测试的完整程序代码：

namespace Test
{
    internal class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Press any key to start");
            Console.ReadLine();
            List<int> numlist = new List<int>();
            for (int i = 0; i < 100; i++)
            {
                numlist.Add(i);
            }

            Parallel.ForEach(numlist, num =>
                                 {
                                 while (true)
                                 {
                                     num++;
                                 }
                             });

        }
    }
}

在有 2 个 Intel X5690 处理器（总共 24 个线程可用）的服务器上运行时，所有 24 个线程都被使用，并且 CPU 使用率显示为 100%；

但是当我在有 80 个可用线程的 4 处理器服务器上运行它时，只使用了 40 个线程，CPU 使用率只有 50%。有没有与此相关的编译器设置？

Answer 1

根据工作类型，hyper threading 并不总是有帮助。对于许多类型的纯数学运算，每个内核只能有效处理一个工作项，而不是处理器“线程数”建议的 2 个。

超线程实际上并不是独立的内核，因此在它们上运行的指令并不总能带来收益。这是discussed here：

根据集群配置，最重要的是，根据集群上运行的应用程序的性质，性能提升可能会有所不同，甚至是负面的。下一步是使用性能工具来了解哪些领域有助于提高性能，哪些领域会导致性能下降。

超线程往往会使整体性能提高 30% 左右在最佳情况下。为此，您通常需要通过内核上的每个线程推送不同的 CPU 指令，以便内核可以正常执行工作。当跨多个超线程“CPU 线程”并行运行相同的计算时，您通常会发现与每个内核运行一个进程相比没有任何优势。

这也可能是因为您使用的是托管代码，该代码将仅限于处理器组 0，因为 CLR 不使用 Windows 2008 R2 中的新 NUMA 指令。因此，如果您的系统设置为处理器组 0 为 40 个处理器，而其他 40 个处理器被拆分为处理器组 1，则您可能会用此进程使整个第一个处理器组饱和。详情请见How to Get Started with Multi-Core: Parallel Processing You Can Use。